本發(fā)明涉及一種氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種納米材料增強(qiáng)型水泥助磨劑及其制備方法，該水泥添加劑應(yīng)用于在水泥生產(chǎn)時(shí)增加臺式產(chǎn)量和提高水泥各齡期的強(qiáng)度的建筑材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

水泥混凝土是仍是當(dāng)今世界最大宗的建筑材料。在水泥熟料的粉磨過程中，為了提高水泥臺時(shí)產(chǎn)量和各齡期水泥強(qiáng)度，以及改善其流動性，添加少量不損害水泥性能的化學(xué)添加劑可以顯著粉磨效率和降低粉磨能耗，改善物料的易磨性，減輕顆粒之間的團(tuán)聚作用，消除微細(xì)顆粒球糊襯板現(xiàn)象，從而實(shí)現(xiàn)球磨機(jī)節(jié)能高產(chǎn)。因此，使用水泥化學(xué)添加劑具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會效益以及良好的發(fā)展前景。

納米氧化石墨烯是由石墨粉經(jīng)強(qiáng)氧化劑氧化、抽濾、超聲分散和反復(fù)洗滌得到的一種具有超高強(qiáng)度和柔韌性的納米增強(qiáng)材料。其結(jié)構(gòu)中含有羥基、羧基、環(huán)氧基等親水性基團(tuán)，容易形成納米片層。通過對石墨的功能化改性，制備出功能化石墨烯納米材料，在增強(qiáng)金屬材料、有機(jī)無機(jī)復(fù)合材料、催化材料等方面表現(xiàn)出巨大的潛力。因此，利用納米氧化石墨烯材料增強(qiáng)水泥材料將有很大的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種能顯著提高水泥臺時(shí)和強(qiáng)度的水泥添加劑，該添加劑配比合理，助磨和增強(qiáng)效果顯著，與混凝土外加劑相容性良好的液態(tài)水泥添加劑，本發(fā)明的另一目的是提供上述水泥添加劑的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑，其特征在于由鏈烷醇胺、多元醇、糖蜜、元羧酸共聚物、納米氧化石墨烯和去離子水組成。

各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為

鏈烷醇胺 7~10

多元醇 15~40

糖蜜 10~22

多元羧酸共聚物 4~8

納米氧化石墨烯 3~9

去離子水 30~50

所述的鏈烷醇胺是三乙醇胺、二乙醇單異丙醇胺或單乙醇二異丙醇胺。

所述多元醇是乙二醇，丙三醇或二乙二醇。

所述多元羧酸共聚物，它是通過單體組分共聚制得的，所述單體組分包括不飽和單體異戊烯醇聚氧乙烯醚或異丁烯醇聚氧乙烯醚，不飽和一元羧酸單體丙烯酸或甲基丙烯酸和不飽和二元羧酸單體富馬酸。

所述納米氧化石墨烯是按照步驟一制備方法得到。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案是：

1. 氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑的制備方法，其特征在于：

由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一、氧化石墨烯的制備方法：

1）向四口燒瓶中按順序依次加入1.5g硝酸鈉、3g石墨粉和70ml濃硫酸，調(diào)節(jié)攪拌器轉(zhuǎn)速至300r/min，在冰浴條件下，攪拌混合均勻后緩慢加入10g高錳酸鉀，攪拌5min后，將反應(yīng)裝置移至35℃水浴中反應(yīng)2h，緩慢加入150ml去離子水，升溫至98℃反應(yīng)2h，冷卻后加入500ml去離子水，然后加入15ml30%的過氧化氫溶液，靜置24h，經(jīng)超聲設(shè)備分散，離心過濾和反復(fù)洗滌，50℃烘干，即可得到穩(wěn)定均勻的納米氧化石墨烯材料。

所述的石墨粉為鱗片石墨粉，且其粒度不大于10μm。

步驟二、氧化石墨烯增強(qiáng)型助磨劑制備方法：

1）加入30~50質(zhì)量分?jǐn)?shù)的去離子水，然后再加入3~9的納米氧化石墨烯，采用超聲設(shè)備分散30min，然后依次加入4~8質(zhì)量分?jǐn)?shù)元羧酸共聚物、15~40質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多元醇、10~22質(zhì)量分?jǐn)?shù)的糖蜜、7~10質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鏈烷醇胺，30℃下攪拌至混合均勻，即得氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑成品。

所述的超聲設(shè)備為功率不小于200W的超聲細(xì)胞破碎儀。

本發(fā)明的有益效果和特點(diǎn)

1、 本發(fā)明可以有效地提高粉磨效率，最高可提高19%，同時(shí)能夠有效地改善水泥顆粒級配，且水泥細(xì)度80μm篩余可減少40%。

2、 本發(fā)明為液態(tài)氧化石墨烯增強(qiáng)型助磨劑在不同溫度下可長期存放，無分層沉淀。

3、 本發(fā)明氧化石墨烯增強(qiáng)型助磨劑應(yīng)用范圍廣泛，可用于摻加不同混合材硅酸鹽水泥。

4、 本發(fā)明組分中獨(dú)特的加有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3~9的納米氧化石墨烯，水泥膠砂3天抗壓強(qiáng)度可提高6MPa左右，28天強(qiáng)度可提高8MPa左右。

具體實(shí)施方式

為了更好地理解本發(fā)明，以下利用實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明，但本發(fā)明內(nèi)容不能認(rèn)為限制發(fā)明的范圍。

實(shí)施例1

按重量份配比稱取原料，加入47份的去離子水，然后再加入9份的納米氧化石墨烯，采用功率為300W的超聲細(xì)胞破碎儀分散30min，然后依次加入8份的元羧酸共聚物、15份的丙三醇、11份的糖蜜、10份的三乙醇胺，30℃下攪拌至充分混合，即得到氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑成品。

實(shí)施例2

按重量份配比稱取原料，加入50份的去離子水，然后再加入5份的納米氧化石墨烯，采用功率為300W的超聲細(xì)胞破碎儀分散30min，然后依次加入6份的元羧酸共聚物、15份的丙三醇、14份的糖蜜、10份的三乙醇胺，30℃下攪拌至充分混合，即得到氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑成品。

實(shí)施例3

按重量份配比稱取原料，加入47份的去離子水，然后再加入9份的納米氧化石墨烯，采用功率為300W的超聲細(xì)胞破碎儀分散30min，然后依次加入8份的元羧酸共聚物、15份的二乙二醇、11份的糖蜜、10份的二乙醇單異丙醇胺，30℃下攪拌至充分混合，即得到氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑成品。

實(shí)施例4

按重量份配比稱取原料，加入50份的去離子水，然后再加入5份的納米氧化石墨烯，采用功率為300W的超聲細(xì)胞破碎儀分散30min，然后依次加入6份的元羧酸共聚物、15份的二乙二醇、14份的糖蜜、10份的二乙醇單異丙醇胺，30℃下攪拌至充分混合，即得到氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑成品。

具體應(yīng)用：

按重量份配比稱取原料，將硅酸鹽水泥熟料65份、粉煤灰10份、礦渣8份、石子11份二水石膏6份、配成混合料，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)小磨粉磨25min，為空白樣，記為L0?；旌狭细鹘M分的化學(xué)分析見表1。

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按所述混合料配比，分別添加0.1%實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3和實(shí)施例4的本發(fā)明產(chǎn)品，采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)小磨粉磨25min，為對比樣，分別記為L1、L2、L3和L4。

對本專利產(chǎn)品進(jìn)行水泥主要物理性能試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示:

通過上述數(shù)據(jù)可以看出本發(fā)明的納米氧化石墨烯增強(qiáng)型水泥助磨劑具有粉磨效率高、顯著提高早期及后期強(qiáng)度的特點(diǎn)。